电力拖动自动控制系统—运动控制系统第2章.ppt

转速、电流双闭环控制的直流调速系统是应用最广性能很好的直流调速系统。

本章着重说明其控制规律、性能特点和设计方法，是各种交、直流电力拖动自动控制系统的重要根底。

转速、电流双闭环直流调速系统及其静特性；

双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析；

调节器的工程设计方法；

按工程设计方法设计双闭环系统的调节器;2.1转速、电流双闭环直流调速系统及其静特性;1.主要原因;b)理想的快速起动过程;性能比较;性能比较〔续〕;3.解决思路;;2.1.1转速、电流双闭环直流调速系统的组成;TG;;2.系统电路结构;系统原理图;;2.1.2稳态结构图和静特性;1.系统稳态结构图;2.限幅作用;3.系统静特性;〔1〕转速调节器不饱和;静特性的水平特性;〔2〕转速调节器饱和;静特性的垂直特性;4.两个调节器的作用;2.1.3各变量的稳态工作点和稳态参数计算;这些关系反映了PI调节器不同于P调节器的特点。比例环节的输出量总是正比于其输入量，而PI调节器那么不然，其输出量在动态过程中决定于输入量的积分，到达稳态时，输入量为0，其输出量的稳态值与输入无关，而是由它后面环节的需要决定的。后面需要PI调节器提供多么大的输出值，它就能提供多少，直到饱和为止。;反响系数计算;2.2双闭环直流调速系统的数学模型

和动态性能分析;1.系统动态结构;2.数学模型;2.2.2起动过程分析;图2-7双闭环直流调速系统起动时的转速和电流波形;1.起动过程;IdL;n;第II阶段〔续〕;第Ⅲ阶段转速调节阶段〔t2以后〕;IdL;第Ⅲ阶段〔续〕;第Ⅲ阶段〔续〕;第Ⅲ阶段〔续〕;〔1〕?饱和非线性控制;〔3〕准时间最优控制;?;抗负载扰动〔续〕;图2-8直流调速系统的动态抗扰作用

a)单闭环系统;抗电网电压扰动〔续〕;3.比照分析;1.转速调节器的作用;2.电流调节器的作用;2.3调节器的工程设计方法;设计方法的原那么：

〔1〕概念清楚、易懂；

〔2〕计算公式简明、好记；

〔3〕不仅给出参数计算的公式，而且指明参数调整的方向；

〔4〕能考虑饱和非线性控制的情况，同样给出简单的计算公式；

〔5〕适用于各种可以简化成典型系统的反响控制???统。;2.3.2典型系统;;1.典型I型系统;开环对数频率特性;性能特性

典型的I型系统结构简单，其对数幅频特性的中频段以–20dB/dec的斜率穿越0dB线，只要参数的选择能保证足够的中频带宽度，系统就一定是稳定的，且有足够的稳定裕量，即选择参数满足;2.典型Ⅱ型系统;开环对数频率特性;性能特性

典型的II型系统也是以–20dB/dec的斜率穿越零分贝线。由于分母中s2项对应的相频特性是–180°，后面还有一个惯性环节，在分子添上一个比例微分环节〔?s+1〕，是为了把相频特性抬到–180°线以上，以保证系统稳定，即应选择参数满足;系统典型的阶跃响应曲线;;突加扰动的动态过程和抗扰性能指标;2.抗扰性能指标;2.3.4典型I型系统性能指标和参数的关系;K与开环对数频率特性的关系;K与截止频率?c的关系;表2-1I型系统在不同输入信号作用下的稳态误差;;〔2〕动态跟随性能指标;二阶系统的性质

当?1时，系统动态响应是欠阻尼的振荡特性，

当??1时，系统动态响应是过阻尼的单调特性；

当?=1时，系统动态响应是临界阻尼。

由于过阻尼特性动态响应较慢，所以一般常把系统设计成欠阻尼状态，即

0?1;性能指标和系统参数之间的关系;表2-2典型I型系统跟随性能指标和频域指标与参数的关系

〔?与KT的关系服从于式2-16〕;2.典型I型系统抗扰性能指标与参数的关系;图2-15扰动作用下的典型I型系统;由于抗扰性能与W1(s)有关，因此抗扰性能指标也不定，随着扰动点的变化而变化。针对常用的调速系统，分析图2-16的一种情况，其他情况可仿此处理。经过一系列计算可得到表2-3所示的数据。;;2.3.5典型II型系统性能指标和参数的关系;图2-16典型Ⅱ型系统的开环对数幅频特性和中频宽;采用“振荡指标法”中的闭环幅频特性峰值最小准那么，可以找到两个参数之间的一种最正确配合。

只要按照动态性能指标的要求确定了h值，可求得